【原创】新能源叉车两大赛道优劣比较

2022-12-09 11:10

      叉车,被誉为“搬运之神”,它的产生,是二十世纪世界工业发展中最有影响的重大事件之一,广泛应用于车站、港口、机场、工厂及仓库等各个国民经济部门,是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效装备。内燃叉车在我国工业车辆中占据主导地位,且多为柴油机驱动,排放大量的有害物质,污染严重,面对日益严峻的能源和环境压力,新能源叉车应运而生,渐成趋势。新能源叉车比例不断提升是产业升级的必然趋势,环保践行的主要方向,在新能源叉车中,主要有两大赛道,一是锂电池叉车,一是氢燃料叉车,二者各有优势与缺陷,本文就此谈几点看法,不妥之处,敬请指正。一、“锂”想很美好随着电动叉车市场的高速增长,锂电池和氢燃料电池成了电动叉车市场的“宠儿”,也成为众多叉车企业布局的重点。二者之中,锂电池叉车的增长速度非常明显,从时间段来看,2016-2018年是叉车企业锂电布局及探索阶段,2019年以后是锂电叉车快速发展阶段。

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  杭叉、合力、诺力、力达、如意、柳工、江淮、中联重科等国产主流品牌均将锂电叉车作为近年主打创新产品。叉车的锂电化是百年叉车历史上最大的一次升级,从长远角度来看,锂电池叉车是一种更安全、环保且效率更高的能源解决方案。锂离子技术目前被认为是最有效和最安全的存储技术,自上世纪八十年代中期亮相以来,锂离子电池逐渐在几乎所有生产、生活领域确立了地位。锂电池叉车与铅酸电池叉车相比,在电池容量、充电时间、使用寿命、动力性能上具备明显优势。动力锂电池目前是最成熟的一条技术路线,在能量密度、批量化量产成本、循环寿命等综合评估体系中都获得高分,未来5至10年内,动力锂电池仍将主导新能源电池产业发展方向。锂电池叉车不仅环保,在运行成本上也具有优势,相同工作量所需要的电费成本大约只是内燃叉车燃油成本的30%,并且不需要定期更换例如内燃叉车“三滤”、“机油”等耗件,维护保养更为经济实惠。锂电池在叉车上的使用还可以通过改变配方,衍生出多种特殊性能的锂电池,为叉车的创新设计,提供多种动力支持。在电动汽车领域的锂电池的各种技术升级,也给锂电池叉车行业以信心,锂电池应用于叉车,通过近几年的沉淀,产品系列逐渐丰富,技术水准不断提高。锂电池叉车的优势多多,然而,近年,锂、镍等核心原材料价格的大幅上涨,推高了其生产成本,高昂的价格成为锂电池叉车推广应用的绊脚石。锂的电荷密度很大并且具有稳定的氦型双电子层,因此成为电池行业的首选;镍可提升电池的体积能量密度,从而提升续航能力;钴决定了电池的充放电性能,也可以提升电池稳定性、延长电池寿命。2021年初电池级碳酸锂均价仅为6万元/吨,2022年产品价格已经突破了50万元/吨,而三元电池的另外两个原料镍、钴也同样迎来了不菲的上涨幅度。全球锂资源储量75%集中在澳大利亚和南美,至于金属钴和金属镍,钴在中国是没有的,而镍在中国的产量也十分稀少,因此,对我国来说,动力电池中的锂、钴、镍等都属于战略性金属矿产。

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  由于电池上游金属材料供应不稳定,未来技术路线选择至关重要,发展例如无钴、钠离子等新技术,可减少对特定上游资源依赖,降低原料端对电池生产成本影响。“不含钴”以及“较低的锂含量”实现了电池的环境兼容性,并大幅降低了废弃处置成本,将为新能源叉车开僻新的道路。二、氢能有优势氢燃料电池叉车,是物流行业环保之路的另一个里程碑。氢能作为通过一定方法制取的二次能源,以其储量丰富、充能快速、绿色低碳,被公认为21世纪的清洁能源。

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  燃料电池将氢转化为电能,并利用其驱动电动发动机,氢能叉车是燃料电池一个细分的应用领域。在国外,氢燃料电池已经成为叉车企业研究的重点,优先将氢能燃料电池动力应用于叉车,并实现了大规模商业化,美国是全球氢燃料电池叉车的最大市场,保有量已超过3万辆。国内叉车企业,刚刚开始研究氢燃料电池叉车,仍处于产业起步阶段,可喜的是,近年,配套企业——潍柴动力20000台氢燃料电池发动机工厂正式投产。有人说,氢燃料叉车是极致的环保叉车,应不为过。它具有两大优势:仅需3分钟就能完成燃料补充,作业时不产生任何废气。氢燃料电池虽然有“电池”二字,但严格来说,它只是一种通过氧化还原反应发电的发电机,氢燃料电池的工作原理是:内部氢与氧发生化学反应,从而产生电,热和水蒸气,此过程称为“冷燃烧”,由于不产生破坏气候的气体,因此特别环保。至于氢,可以使用电解程序来产生。叉车作业范围相对集中、加氢站建设方便等因素,使其一跃而出,成为应用落地速度最快的氢能源车辆产品。氢燃料电池不需连接充电站,仅需加充氢气,只需几分钟就可以装满电池,并且可以立即再次使用,和锂电池动辄几个小时充电相比,这是最大的优势,氢燃料电池其本身具备零排放、零污染、无噪音、充氢快、续航强等优势特点。氢燃料电池在功率密度、充氢效率等方面优势明显,但氢燃料电池涉及的产业链较长,氢燃料电池系统由电堆、氢气循环系统、空压机构成,其中燃料电池堆栈即电堆为电池内部重复单元,是最关键、最昂贵的部分之一。目前氢燃料电池叉车成本较高,氢燃料电池技术受限于铂金催化剂的昂贵,远没有达到可大规模量产并降低成本的地步。主流的氢燃料电池车采用的依然是相对传统的球罐储气方式,以保证气压受力均匀,但这也很大程度上限制了车身零部件布局的灵活性。氢能叉车的效率提升,需要从加氢、应用、维保三个主要环节入手,所以说,叉车氢能化发展的道路还需迈过多道难关。丰田集团对于氢燃料电池叉车的研究时间已长达15年以上,在2014年全球首次亮相氢燃料汽车MIRAI,直到2020年才在日本的中部国际机场做了氢燃料电池牵引车的实证试验,可见技术进步的艰难性。

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